Imperatief programmeren

Website:

website met extra informatie

Vakcode:

INFOIMP

Studiepunten:

7.5 ECTS

Periode:

periode 1 (week 36 t/m 45, dwz 6-9-2006 t/m 10-11-2006; herkansing week 1)

Timeslot:

Deelnemers:

tot nu toe 227 inschrijvingen

Rooster:

Dit is een oud rooster!

vorm	groep	tijd	week	zaal	docent
college		wo 13-15	37-39, 41	AARD-groot	Jeroen Fokker
			40	Rup-wit
			42-44	Rup-blauw
			45	BBL-106
		vr 11-13	36,38,42	AARD-groot
		vr 11-13	37,40,43	WENT-blauw
practicum	groep 1	ma 13-15	37	BBL-408	Stefan Holdermans Simeon Visser Sebastiaan den Heijer
		ma 13-15	37	BBL-412
		wo 15-17	37-45	BBL-408
		wo 15-17	37-45	BBL-412
		do 9-10	36	BBL-408
		vr 13-15	37,42,45	BBL-408
		vr 13-15	37,42,45	BBL-412
	groep 2	ma 13-15	37	BBL-456	Stefan Holdermans Jeroen Leeuwestein Eric van Dalen
		ma 13-15	37	BBL-458
		wo 15-17	37-45	BBL-456
		wo 15-17	37-45	BBL-458
		do 9-10	36	BBL-458
		vr 13-15	37,42,45	BBL-456
		vr 13-15	37,42,45	BBL-458
	groep 3	ma 13-15	37	BBL-515	Stefan Holdermans Rene Kersten
		ma 13-15	37	BBL-516
		wo 15-17	37-45	BBL-515
		wo 15-17	37-45	BBL-516
		do 9-10	36	BBL-412
		vr 13-15	37,42,45	BBL-515
		vr 13-15	37,42,45	BBL-516
	groep 4	wo 11-13	37,38,40,42,43,45	BBL-408	Wishnu Prasetya Sebastiaan den Heijer Simeon Visser
		wo 11-13	37,38,40,42,43,45	BBL-412
		do 10-11	36	BBL-408
		vr 09-11	37-40,42,43,45	BBL-408
		vr 09-11	37-40,42,43,45	BBL-412
	groep 5	wo 11-13	37,38,40,42,43,45	BBL-456	Wishnu Prasetya Eric van Dalen Jeroen Leeuwestein
		wo 11-13	37,38,40,42,43,45	BBL-458
		do 10-11	36	BBL-458
		vr 09-11	37-40,42,43,45	BBL-456
		vr 09-11	37-40,42,43,45	BBL-458
	groep 6	wo 11-13	37,38,40,42,43,45	BBL-515	Wishnu Prasetya Sjoerd van Hagen
		wo 11-13	37,38,40,42,43,45	BBL-516
		do 10-11	36	BBL-412
		vr 09-11	37-40,42,43,45	BBL-515
		vr 09-11	37-40,42,43,45	BBL-516
werkcollege	groep 1	vr 13-15	38,40,43	BBL-420	Stefan Holdermans Sebastiaan den Heijer
	groep 2	vr 13-15	38,40,43	BBL-416	Stefan Holdermans Eric van Dalen
	groep 3	vr 13-15	38,40,43	BBL-468	Stefan Holdermans Rene Kersten
	groep 4	wo 11-13	39,41,44	BBL-105b	Wishnu Prasetya Sebastiaan den Heijer
	groep 5	wo 11-13	39,41,44	BBL-166a	Wishnu Prasetya Eric van Dalen
	groep 6	wo 11-13	39,41,44	BBL-108a	Wishnu Prasetya Sjoerd van Hagen

Inhoud:

Als je een computer instrueert met opdrachten, doe je aan imperatief programmeren ('t kan ook anders, maar dan programmeer je functioneel, en dat is een ander vak). In dit vak leer je de programmeertaal Java, waarin opdrachten gebundeld worden in zogeheten methoden, die een object bewerken. Het is daarmee tevens een inleiding in objectgeoriënteerd programmeren.

We bekijken hoe je het geheugen verandert, en hoe je keuze en herhaling programmeert. Je beschrijft zelf nieuwe soorten objecten met daarbij behorende methoden, maar maakt ook kennis met de bij Java horende standaard-methoden. Aan de orde komen onder andere packages om interactieve user-interfaces (waaronder web-applets) te maken, om animaties te maken met een thread, om files te manipuleren, en om verzamelingen gegevens (collections) te beheren.

In het college worden enkele grotere programma's besproken als voorbeeld van toepassingen: een grafische bitmap-editor, een vector-tekenprogramma, een route-zoeker. en automatische taalherkenning door letterfrequentie-analyse, Daarbij zien we dan meteen waarom het handig is om object-klassen hiërarchisch te ordenen, en hoe je rijen objecten in een array kunt zetten.
Speciale aandacht wordt besteed aan het gebruik van objectgeorienteerde technieken bij het ontwerp van wat grotere programma's, waarbij de standaardbibliotheken voor collections en file-I/O als voorbeeld dienen.

Literatuur:

Jeroen Fokker, Imperatief programmeren, collegedictaat versie september 2005 of later.

Werkvorm:

Per week 2 maal 2 uur hoorcollege, waarin nieuwe concepten en voorbeelden worden gepresenteerd. Daarnaast per week 2 maal 2 uur begeleid practicum, waar o.a. gewerkt wordt aan een drietal in te leveren computerprogramma's. Zes keer wordt heeft dit het karakter van een werkcollege, waarbij aandacht wordt gegeven aan meer theoretische vaardigheden, als voorbereiding op het tentamen. Daarbuiten is er gelegenheid (en waarschijnlijk noodzaak) om onbegeleid practicumwerk te verrrichten om de practicumopdracht te voltooien.

Toetsvorm:

Het vak wordt beoordeeld aan de hand van drie toetsen (T1,T2,T3) en drie practica (P1,P2,P3). Het totaalcijfer voor de toetsen (T) is 0.2*T1+0.3*T2+0.5*T3 en evenzo voor de practica (P). Het eindcijfer voor het vak is dan (T+P)/2 onder de voorwaarde dat P>=5 en T>=5. Als aan die voorwaarde niet is voldaan, is het eindcijfer het minimum van P en T. Afronding gebeurt op halven boven de zes en op helen onder de zes, dus 5.5 wordt 6 en 5.4 wordt 5.
Als een van de zes cijfers ontbreekt, blijft het vak 'onvoltooid'. Bij het tentamen mag geen literatuur worden gebruikt, met uitzondering van de appendix van het diktaat (die wordt verstrekt bij de tentamenopgaven).
Eventueel kan er een een aanvullende toets worden gedaan (in de herkansingsweek halverwege de periode volgend op het vak). Het cijfer hiervoor kun je inzetten voor een van T1, T2 of T2 (om een onvoldoende of een ontbrekend cijfer te vervangen).
Als aanvullende toets voor het practicum kan er een extra practicumopdracht worden gemaakt, die je kunt inzetten voor een van P1, P2 en P3 (om een onvoldoende of een ontbrekend cijfer te vervangen). Herkansings-practicum en -toets gaan over de hele stof, ongeacht voor welk van de drie hij als vervanging geldt.

Inspanningsverplichting voor aanvullende toets:

Aan de aanvullende toets mogen degenen meedoen die één deeltentamen hebben gemist; het cijfer komt dan in de plaats van het gemiste deelcijfer. Ook mogen degenen meedoen die alle deeltentamens hebben gemaakt en een eindcijfer 4 of meer hebben behaald; het cijfer komt dan in de plaats van het laagste deelcijfer. Op dezelfde voorwaarden is er één aanvullende practicumopdracht mogelijk.

Beschrijving:

Dit is het eerste programmeer-vak, voorkennis anders dan elementaire computergebruiksvaardigheid is niet vereist. Aan de hand van (steeds ingewikkeldere) voorbeeldprogramma's wordt de syntax en semantiek van de belangrijkste constructies van Java behandeld. Vanaf het begin wordt object-georiënteerde modellering van de probleemstelling gebruikt. Een aantal standaard-libraries van Java wordt gebruikt, in het bijzonder AWT en Swing, waarmee interactieve muisgestuurde programma's gemaakt kunnen worden. Achtereenvolgens komen aan de orde:

Programma's:
- Imperatief programmeren t.o.v. andere paradigma's (programma bestaat uit opdrachten om variabelen in het geheugen te veranderen)
- Compiler versus interpreter; edit-compile-run cyclus
- Kort Hello-programma (als applet, m.b.v. paint); opbouw van een programma: `opsomming van klassen, elke klasse een bundeling van methoden, elke methode een bundeling van opdrachten'.
- Syntax en semantiek van methode-aanroep
- Gebruik van een ontwikkelomgeving (momenteel JCreator)
Variabelen:
- Enkele methoden van klasse Graphics, als voorbeeld van het gebruik van een standaard-klasse
- Gebruik van variabelen, om herhaling van numerieke constanten te vermijden
- Toekenningsopdracht, declaratie, het type int
- Layout- en naamgevingsconventies
- Definitie van nieuwe methoden om te abstraheren van herhaalde blokken code
- Definitie van parameters om methoden flexibeler te maken
Interactie:
- Parametriseren van een applet
- De klasse String, conversie van int naar String
- Opbouw van user-iterface met Button en Scrollbar
- Event-listeners
Iteratie:
- Het while- en for-statement
- Het type boolean, vergelijkingen, logische operatoren
- Casus: renteberekening (met I/O via TextFields)
Keuze:
- Het if-statement
- Toepassingen van `if': onderscheiden van Buttons, controle van teksten, berekenen van minimum
- Casus: tekenen en nulpuntsbepaling van parabool
Objecten en klassen:
- Klasse als beschrijving van een object, declaratie van objectvariabelen
- Casus: deeltje met plaats en snelheid als object
- Eenvoudige animatie met Thread en sleep
Inheritance:
- Subklasse: toevoegen van nieuwe variabelen en methoden
- Verschil tussen `is a' en `has a'
- Interface-componenten als voorbeeld van klasse-hierarchie
- User interface ontwerp met Layout-managers
- Casus: 4-functie calculator
Strings en arrays:
- Het type char versus klasse String
- Creatie en gebruik van strings
- Casus: bepalen van letterfrequenties in een tekst (array als turf-tabel)
Ontwerp van programma's
- Opbouw met klassen voor model en controller
- Ontwerp van de Grafische userinterface (GUI)
- Stand-alone programma's (applications)
- Toepassing: een bitmap-editor
Object-georienteerd ontwerp
- Abstracte klassen en interfaces
- Bibliotheekklassen voor Collections
- Bibliotheekklassen voor GUI's met Swing
- Toepassing: een vector-tekenprogramma
- Bibliotheekklassen voor file-I/O
- Non-window (console-) programma's; casus: grep
Het gebruik van algoritmen
- Grote casus: een route-zoekalgoritme in het wegen-netwerk
- Grote casus: herken de taal van een tekst op grond van een vergelijking van letterfrequenties (tevens een voorbeeld van een `lerend' programma)
Optionele extra: C++ voor Java-kenners

Enkele didactische keuzen die gemaakt zijn in bovenstaande opzet:

Java als eerste taal
- Meteen objectgeoriënteerd (daarom geen Pascal)
- Sterk getypeerd dus beginners-vriendelijk (daarom geen C++)
- Platform-onafhankelijk (daarom geen Delfi-Pascal of MFC-C++)
- Uitbreidbaar, ook qua klassen (daarom geen Visual Basic of Javascript)
- Mainstream (daarom geen Smalltalk of IYFTL)
Voorbereidend op vervolgvakken
- Kiem wordt gelegd voor `nette' OO-aanpak, algoritmen en datastructuren, concurrency
- Alle taalconstructies worden zelf geschreven en begrepen, geen gebruik van visuele wizards
- Liever meer verschillende concepten en ideeën dan uitputtend alle standaard-methoden, -operatoren en taalconstructies
Voorbeeld-gebaseerd
- Elk nieuwe concept wordt geillustreerd met een typisch voorbeeld
- Voorbeeldprogramma's zijn gekozen als illustratie, en zijn daarom niet te veel opgetuigd met leuke extra'tjes die de aandacht te veel opeisen
- De vier grotere casussen (editor/grep, taalherkenning, bitmapeditor, route-zoeker) demonstreren verschillende toepassingsgebieden en probleem-aanpakken (je kunt er zelfs de studierichtingen Alg, TKI, MTI en IenM in herkennen!)
Objectgeorienteerde aanpak
- OO vanaf het begin; dit is niet iets wat je later kunt toevoegen; dit aan de hand van wat er in Java zoal nodig is om een programma te kunnen schrijven, dus zonder nadrukkelijke theorievorming (dus geen hoofdstuk 0 over het dierenrijk)
- Leer hergebruiken: aanroep van methoden voor definitie ervan, maar definiëren en parametriseren van nieuwe methodes toch nog eerder dan while- en if-statement, arrays enz.
- Klassen en methoden vroeg, maar inheritance pas wat later
Grafisch georiënteerd
- Directere feedback van wat er gebeurt
- Event-drive I/O-model belangrijker dan Stream-I/O
- Gebruik van Thread wel voor eenvoudige animatie, maar geen aandacht voor synchronisatie-perikelen

wijzigen?